[發明專利]模制機動車部件的方法與用途及其模具

在審

• 申請號: 201410714496.9
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105643953A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 理查德·埃霍
• 申請（專利權）人: 全耐塑料公司
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36;B29C70/54;B29C33/04
• 代理公司: 北京英拓知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;付生輝

技術領域

本發明涉及機動車部件制造領域，更具體地，涉及模制由基體為 熱固性塑料的復合材料制成的機動車部件的方法與用途，以及依照該 方法設計的模具。

背景技術

在機動車部件制造領域中，由復合材料制成的部件，由于具有復 雜多變的形狀與優良的機械性能，因而被廣泛地應用于各種機動車部 件中，例如保險杠梁、尾門箱、側門增強件、車頂拱架、前立柱/中 立柱/后立柱等。所述部件通常由基體為熱固性塑料的復合材料模制 成型而成，且具有曲線型的三維整體輪廓。

術語“復合材料”是一種常用的制造機動車部件的材料，通常由塑 料基體與浸漬在該基體中的增強體(例如：纖維或織物)構成。由于 包含增強體，復合材料具有較高的機械強度，經常用于制造局部區域 或整個區域需要加強的部件，例如各種面板結構部件。按塑料基體不 同，復合材料分成熱固性塑料基體復合材料和熱塑性塑料基體復合 材料；按增強材料不同，復合材料分成碳纖維(織物)復合材料、玻 璃纖維(織物)復合材料、芳綸(織物)復合材料等。

術語“塑料”應理解為表示包括至少一種合成的聚合物樹脂的任 何材料。任何類型的塑料均可適用于本發明。特別適用的塑料屬于熱 固性塑料的范疇。術語“熱固性塑料”是指在受熱或其他條件下能固 化或具有不溶(熔)特性的塑料，如酚醛塑料、環氧塑料等，應理解 為表示包括任何熱固性聚合物，這包括熱固性彈性體以及它們的共混 物。術語“聚合物”應理解為既表示均聚物也表示共聚物(尤其是二 元或三元共聚物)。這些共聚物的非限制性實例是：無規共聚物、直 鏈嵌段共聚物、其他嵌段共聚物以及接枝共聚物。熱固性塑料又分甲 醛交聯型和其他交聯型兩種類型，甲醛交聯型塑料包括酚醛塑料、氨 基塑料(如脲－甲醛－三聚氰胺－甲醛等)，其他交聯型塑料包括不 飽和聚酯、環氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。熱固性塑料第一次 加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，產生化學反應一交聯反應而 固化變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時，已不能再變軟 流動了。正是借助這種特性進行成型加工，利用第一次加熱時的塑化 流動，在壓力下充滿型腔，進而固化成為確定形狀和尺寸的制品。

在現有技術中，上述復合材料部件通過在模具中同時實施注塑與 熱壓成型的方式，使模具內的熱固性塑料基體的復合材料在高壓、高 溫條件下發生交聯反應而獲得，因而具有模具型腔所限定的最終形 狀。上述過程通常被稱為模制成型過程，之后，該復合材料部件被從 模具中取出，自然冷卻后再進行后續的處理(例如：上漆、組裝、存 儲或運輸等)。由于模制的復合材料部件具有曲線型的三維整體輪廓， 在從模具中取出后自然冷卻過程中會發生收縮，使曲率發生變化而導 致部件變形，從而影響產品的合格率。因而，在現有技術中通常使用 有意設計的錯模(法語為moulesfaux)來補償復合材料部件冷卻后 的收縮變形，即通過經驗估計或數字仿真計算出復合材料部件冷卻后 相對于理論形狀的形變量，并在模具設計時有意地在目標理論形狀的 基礎上反向疊加該形變量(復合材料部件模制成型后，從模具中取出 冷卻前，具有與目標理論形狀不一致的形狀)，以期達到補償復合材 料部件冷卻收縮后變形的目的。該方法具有模具設計過程復雜，部件 實際形變量存在偏差，成本高的缺點。另一種常使用的方法是，在模 制成型后，通過將復合材料部件置于特殊的整形裝置中冷卻，以達到 糾正其收縮形變的目的。相對于前一種有意設計的錯模的方法，使用 整形裝置更容易實施，但通常需要添置額外的設備并且需要更長的冷 卻時間。

因此，需要提供一種能夠在使用常用模具的前提下，無需或減少 額外的整形工藝步驟，并能確保復合材料部件冷卻后無實質形變的方 法。

發明內容

本發明的目的在于解決上述為消除或抵抗模制復合材料部件冷 卻后形變的現有技術中存在的缺陷，提供一種更為簡單實用，并易于 操作，效率更高的替代方法。為此，本發明提供了一種模制機動車部 件的方法，該部件包括基體為熱固性塑料的復合材料，且具有曲線型 的三維整體輪廓，在所述方法中，使用一個模具，該模具具有兩個部 分，每個部分限定該部件的一個面，所述方法包括模制步驟和之后的 冷卻步驟，其特征在于，在模制步驟中，能夠以獨立的方式控制模具 兩個部分的溫度，以使得模具的兩個部分具有不同的溫度，由此在之 后的冷卻步驟中該部件相對的兩個面上的復合材料的收縮比例也不 同。